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ZHCUC79 August 2024

2.2.2 模拟带通滤波器

图 2-3 展示了包含 4 通道运算放大器 OPA4323 的滤波器级。U5A 和 U5B 构成一个截止频率为 100kHz 的低通滤波器。U5C 和 U5D 构成一个截止频率为 30kHz 的高通滤波器。它们结合起来构成一个通带为 30kHz 至 100kHz 的带通滤波器。选择了低通加高通滤波器的分离拓扑结构，便于单独调整带通滤波器的高低电平。U5D 还通过调整 R153 和 R154 来实现额外的增益。这可用于在滤波后引入进一步的增益。

图 2-3 原理图 - 8 阶模拟带通滤波器

在有源滤波器应用中，放大器最重要的两个规格是增益带宽积 (GBW) 和压摆率 (SR)。方程式 1 和方程式 2 中展示了 GBW 和 SR 的最低要求。

方程式 1.

{G B W}_{m i n} = 100 \times G \times f_{c}

方程式 2.

{S R}_{m i n} = 2 \times π \times f_{c} \times V_{P - P}

其中

G = 闭环增益
f_c = 低通滤波器的截止频率
V_P-P= 峰峰值输出电压

当 G = 1、f_c = 100kHz 且 V_P-P = 5V 时，计算出的最小 GBW 为 10MHz，最小压摆率为 3.14V/μs。OPA4323 的 GBW 为 20MHz，压摆率为 10V/μs，不仅满足以上标准，还留有一些余量，可满足更高的频带需求。传递函数在测试结果 LINK 中经过验证。滤波器级的输出连接到 C2000 MCU 的内部 ADC。组装 R30 并移除 R27 可实现模拟滤波器级的旁路。

对于通道 3 和通道 4，只会实现 2 阶低通和 2 阶高通，如图 2-4 所示。

图 2-4 原理图 - 4 阶模拟带通滤波器

因此，U8A 和 U8D 只是实现了一个电压跟随器，不是必需的。这样做是为了实现通道 3 和 4 上 4阶带通与通道1 和 2 上 8 阶带通的比较。如果需要 4 个类似的通道，则可以调整电阻器和电容器。